绿色氢如何能变得足够便宜？要看这些关键因素

　　悉尼新南威尔士大学的工程师们通过数字处理绿色制氢成本的数据显示，澳大利亚处在绿色氢革命的突出位置，氢可以利用太阳能资源创造出巨大的出口潜力。

　　研究人员确定了降低绿色氢成本的关键因素，从而使其与使用化石燃料制氢等其他方法相比具有竞争力。

　　发表在《Cell Reports Physical Science》上的一篇论文中，作者展示了不同的因素是如何影响太阳能系统电解生产绿色氢的成本，在不使用来自电网的额外电力的情况下。

　　不使用主要由化石燃料供电的电网电力，这种方法产生的氢气几乎为零排放。不需要电网也意味着这样一个系统可以部署在偏远的地方，可以维持长达数年的日照时间。

　　研究人员检查了一系列可能影响绿色氢最终价格的参数，包括电解槽和太阳能光伏(PV)系统的成本、电解槽效率、可用的阳光和安装的大小。

　　在不同方案中，不同参数随机赋值于数千次计算中，研究人员发现绿色氢的成本在每公斤2.89美元到4.67美元之间(4.04澳元到6.53澳元)。研究人员说，还有可能比这个价格更低，达到每公斤2.50美元(3.50澳元)，到那时，绿色氢就可以与化石燃料生产竞争了。

　　为什么会有一系列的价格？

　　论文的合著者Nathan Chang是新南威尔士大学光伏可再生能源工程学院的博士后研究员，他说，在试图估算开发技术的成本时，一个常见的问题是，计算是基于只适用于特定情况的假设。这使得结果对其他地方的相关性降低，也没有考虑到技术性能和成本随着时间的推移而变化。

　　“但在这里，我们得到的不是一个单一的计算数字，而是一系列可能的数字，”他说。

　　“每个特定的答案都是许多可能的输入参数组合。”

　　“例如，我们有澳大利亚光伏系统成本的最新数据，但我们知道在一些国家，他们需要为其系统支付更多的钱。我们还看到光伏设备的成本每年都在下降。所以我们在模型中加入了成本值的高低来观察氢气成本的变化。”

　　“在我们的算法中输入所有这些不同的值，并得到一系列氢的价格后，我们说，‘好吧，在某些情况下，我们接近每公斤2美元(2.80澳元)的价格。是什么让这些数字变得如此之低？”

　　研究报告的合著者、ARC全球氢经济培训中心和新南威尔士大学化学工程学院的拉赫曼•戴彦博士说，当他们研究每公斤氢成本接近2美元的案例时，某些参数特别引人注目。

　　“电解槽的资金成本和效率仍然决定了可再生氢的可行性，”他说。

　　“我们可以进一步降低成本的一个关键方法是在电解槽中使用廉价的过渡金属基催化剂。它们不仅更便宜，而且在目前的商业应用中，它们的性能甚至超过了常规的贵金属催化剂。”

　　“这样的研究将为从事催化剂开发的研究人员提供灵感和目标。”

　　所有这些都加起来了

　　系统和成本模拟模型本身是由本科生乔纳森·耶茨(Jonathon Yates)建立的，他通过新南威尔士大学的Taste of Research奖学金项目获得了参与该项目的机会。

　　他说：“我们使用了真实的天气数据，计算出了每个位置的最佳光伏系统的大小。”

　　“我们知道，每个安装这种系统的地方都是不同的——需要不同的尺寸，需要使用不同成本的组件。再加上气候变化，一些地区的潜在成本会比其他地区低，这可能意味着出口机会。”

　　他以日本为例，日本的太阳能资源并不丰富，而且太阳能发电系统的规模可能比较有限。

　　耶茨表示：“因此，与阳光充足、地域广阔的澳大利亚内陆地区相比，成本可能存在显著差异。”

　　展望未来

　　研究人员说，可以想象在未来几十年里，大规模的氢能工厂会比化石燃料工厂更便宜，这并不牵强。

　　Chang博士说：“由于光伏(PV)成本的降低，它正在改变太阳能制氢的经济效益。”

　　“在过去，太阳能驱动的远程电解系统被认为太过昂贵。但这种差距每年都在缩小，在一些地方，很快就会出现一个交叉点。”

　　戴彦博士说：“电解槽技术的效率改进、降低成本，以及利用规模经济降低成本，有利于这种绿色技术与化石燃料制氢的竞争。”

　　耶茨先生说，绿色氢将比化石燃料制氢更经济，这只是时间问题。

　　“当我们根据其他研究人员对电解槽和PV成本的预测重新计算氢的成本时，到2030年绿色氢的成本可能会降至每公斤2.2美元(3.08美元)，与化石燃料生产的氢的成本持平或更低。”

　　“当这一切发生时，拥有丰富太阳能资源的澳大利亚将处于充分利用这一资源的有利位置。”

　　如何制造绿色氢呢？只需添加水，电解制氢是一种很有前途的清洁能源。

　　简单地说，水(两个氢原子和一个氧原子)被泵入一个电解槽，这个电解槽利用电将有价值的氢气(H2)分离出来，留下良性废物氧气(O2)。

　　然而，如果电解槽是由化石燃料提供的电力驱动的，那么在生产过程中仍然会产生温室气体排放。

　　一个更清洁的替代方案是使用本地可再生能源(如太阳能光伏装置或风力涡轮机)产生的电力来驱动电解槽。在这种情况下，氢的产生几乎为零排放，可以真正被称为“绿色氢”。

　　（原文来自：新南威尔士大学中国新能源网综合）